8月18日14时，美军飞机轰炸了英国领事馆，以火箭弹击中房顶引起熊熊大火，很快将这座壮观的建筑烧得只剩下四面的火山石墙壁。第36师106团乘势迫近围墙向敌攻击，激战两日后彻底肃清残敌。19日，第116师346团亦攻占东门外的东方医院。
20日16时，预2师第4、5团各一部率先下城，开始进入巷战。日军两年来在腾冲城内修筑了无数明碉暗堡，在很多房屋墙根挖掘了暗道彼此沟通，设置了火力点，构成交叉火网。我攻击部队沿街巷推进，处处遭敌狙杀。不得已放弃通道，转入残破的民居，与日军隔墙对峙，伺机以美式火箭筒、手榴弹等破墙推进，每日战斗进程仅以米计。21日，腾冲日军兵力已减至640人，其中含伤员100余人。
8月25日，霍揆彰电令此前在龙川江之线担任警戒的第130师，以两个营仍担负原任务，其余均开赴腾冲东门外，加入攻城作战。此后，第54军与第53军以南门亘北门中轴线为界，在西城、东城展开竞赛式巷战。其间战斗之错综复杂，难以详述，仅举一例：
30日，116师从城东进入。348团攻打到文昌宫以北时，在一座大钟前再也无法前进。这是一口铸造于公元1450年的铜钟，高1.9米，口径1.4米，钟身厚达两厘米。在大钟的腰身部位，一挺机枪从一个奇怪的孔洞里探了出来，原来有一名日军躲藏在倒扣的大钟里。348团团长毛芝荃命令以重机枪、手榴弹集中瞄准大钟，但一顿狂轰滥炸后，却不见大钟被炸开。直到四天以后，大钟里的枪声停止了，几十名士兵冲上去掀翻大钟，才发现里面的日本兵弹尽粮绝，人则是被震得耳鼻流血而毙命的。
9月7日，中路第198师率先扫清西城残敌抵达北城墙下，又奉命折向东部，与推进较缓的第53军合力围歼最后的日军。在翻阅战史时，常常可以看到同在一个集团军序列中，"嫡系"54军对"杂牌"53军的优越感。但按日军部署，21日南部正面为300人，西城为70人，东城为120人，太田大尉掌握150居中，可见东城力量明显强于西城。54军有三个师，而53军最初仅有一个116师作战，130师很晚才开来。以此而观，似不应对于这支"九一八"后即丧失家园的东北子弟兵过于苛责。
9月9日，预备第2师第6团在城北财神庙的一处民居内，俘虏了十余名日军慰安妇和汉奸，其中包括腾冲日军行政班本部长田岛寿嗣的老婆蔡兰惠，及田岛的台湾籍翻译官白炳璜。因日军内部怀疑田岛通过蔡兰惠泄露了军事秘密，日军第56师团在战前将田岛从腾冲调至芒市，将其与蔡兰惠分开。蔡兰惠此时怀孕临产，于被俘前在一处战壕内分娩一男婴，由白炳璜以刺刀割断脐带为其接生。被俘后的白炳璜向我军表示要立功赎罪，供述次日上午将有日军飞机前来空投助战。据此，我军立即与第14航空队协调，准备迎击。
10日，日军13架飞机(战斗机八架，轰炸机三，运输机二)果然飞临腾冲上空，事先预伏的美军P-38战机8架忽然自高处钻出云端，向日军飞机猛烈攻击。激战10余分钟后，即将6架日机击落，我军大获全胜。
